干式清洁陶瓷物品的方法技术

本发明专利技术涉及干式清洁陶瓷物品的方法。本文提供了一种具有陶瓷基板与陶瓷涂层的陶瓷物品，其中该陶瓷涂层具有初始孔隙度与初始裂缝量。该陶瓷物品以约每分钟0.1℃至约每分钟20℃的升降温速率被加热至介于约1000℃与约1800℃间的温度范围。以该温度范围内的一或多个温度热处理该陶瓷物品达约24小时的历时。接着以该升降温速率来冷却该陶瓷物品，其中在热处理之后，该陶瓷涂层具有降低的孔隙度与降低的裂缝量。

A dry cleaning method of ceramic articles

The invention relates to a dry cleaning method for ceramic articles. A ceramic article with ceramic substrate and ceramic coating is provided, wherein the ceramic coating has initial porosity and initial crack amount. The ceramic products were heated to temperatures ranging from about 0.1 degrees per minute to about 20 centigrade per minute, to a temperature range of about 1000 degrees Celsius and about 1800 degrees Celsius. The ceramic object is heated for about 24 hours at one or more temperatures in this temperature range. The ceramic material is then cooled by the temperature rise and fall rate. After heat treatment, the ceramic coating has reduced porosity and reduced crack amount.

【技术实现步骤摘要】
干式清洁陶瓷物品的方法本专利技术是申请日为2013年2月20日、申请号为201380010899.9、名称为“具有陶瓷涂层的经热处理陶瓷基板及用于经涂布陶瓷的热处理方法”的中国专利申请的分案申请。
本专利技术的具体实施例一般与用以热处理经涂布陶瓷物品的热处理工艺有关。
技术介绍
在半导体工业中，通过可产生尺寸越发减少的结构的数种制造工艺来制造元件。某些制造工艺(例如等离子体蚀刻与等离子体清洁工艺)使基板暴露至高速等离子体流，以蚀刻或清洁基板。等离子体为高度腐蚀性，且会腐蚀暴露于等离子体的处理腔室以及其他表面。此腐蚀会产生粒子，粒子常会污染正在被处理的基板，导致元件缺陷。随着元件几何尺寸的缩减，对缺陷的敏感度会增加，且对于粒子污染的需求变得更臻严格。因此，当元件的几何尺寸缩减时，可允许的粒子污染程度则会降低。为了使等离子体蚀刻及/或等离子体清洁工艺所产生的粒子污染达到最低，已开发出可抵抗等离子体的腔室材料。这类抗等离子体材料的实例包括含有Al2O3、AlN、SiC、Y2O3、石英与ZrO2的陶瓷。然而，对于某些应用而言，这些陶瓷材料的抗等离子体特性是不够的。举例而言，在使用于阈值尺寸为45纳米或32纳米的半导体元件的等离子体蚀刻工艺中时，利用传统陶瓷制造工艺所制造的抗等离子体陶瓷盖板及/或喷嘴会产生无法接受的粒子污染程度。此外，当这类抗等离子体陶瓷被使用作为陶瓷涂层时，这些涂层会产生较高的粒子污染程度，且会因分层剥落(delamination)而故障。
技术实现思路
在一具体实施例中，提供了一种具有陶瓷基板与陶瓷涂层的陶瓷物品，该陶瓷涂层具有初始孔隙度与初始裂缝量。该陶瓷物品被以约每分钟0.1℃至约每分钟20℃的升降温速率加热至介于约1000℃与约1800℃间的温度范围。以该温度范围内的一或多个温度热处理该陶瓷物品达约24小时的历时。接着以该升降温速率来冷却该陶瓷物品，其中在热处理之后，该陶瓷涂层具有降低的孔隙度与降低的裂缝量。附图说明在如附图中是藉例示而非限制来说明本专利技术，在附图中相同的元件符号是代表相似的元件。应注意在本文中当述及“一”或“一个”具体实施例时，并不一定是指相同的具体实施例，这类叙述是代表“至少一个”。图1A说明了根据本专利技术的一实施例的制造系统的例示架构；图1B说明了根据本专利技术的一实施例的用于热处理陶瓷物品的一种工艺；图2A为根据本专利技术实施例的在利用热处理处理陶瓷涂层之前以及在利用热处理处理陶瓷涂层之后的陶瓷涂层表面的显微照片；图2B为根据本专利技术实施例的在利用热处理处理陶瓷涂层之前以及在各种温度和处理历时下利用热处理处理陶瓷涂层之后的陶瓷涂层表面在4,000倍放大倍率下的其他显微照片；图2C为根据本专利技术具体实施例的在利用热处理处理陶瓷涂层之前以及在各种温度和处理历时下利用热处理处理陶瓷涂层之后的陶瓷涂层表面在20,000倍放大倍率下的其他显微照片；图2D为根据本专利技术实施例的在陶瓷涂层经处理之前以及在陶瓷涂层经处理之后的陶瓷涂层表面在10,000倍放大倍率下的其他显微照片；图3A为显示根据本专利技术的一实施例的在热处理前后的陶瓷物品的截面侧视图的显微照片；图3B为显示根据本专利技术实施例的在不同温度与不同历时下进行热处理前后的陶瓷物品在4,000倍放大倍率下的截面侧视图的显微照片；图3C为显示根据本专利技术实施例的在热处理前后的陶瓷物品在20,000倍放大倍率下的截面侧视图的显微照片；图3D说明根据本专利技术的一实施例的在热处理前后的HPM陶瓷复合涂层的相态组成比较。具体实施方式本专利技术的具体实施例是与一种用于热处理陶瓷物品的工艺有关，且与利用热处理所处理的陶瓷物品有关。在一实施例中，提供了一种包括陶瓷基板与陶瓷涂层的陶瓷物品，该陶瓷涂层具有初始孔隙度、对该陶瓷基板的初始键结强度以及初始裂缝量。该陶瓷基板可为烧结陶瓷，且该陶瓷涂层是等离子体喷涂陶瓷。该陶瓷物品可为，例如等离子体蚀刻器的陶瓷盖板、喷嘴或处理套件。该陶瓷物品被以约每分钟0.1℃至约每分钟20℃的升降温速率加热至介于约1000℃与约1800℃间的温度范围。该陶瓷物品在该温度范围内的一或多个温度下进行热处理达约24小时的历时。接着该陶瓷物品被以该升降温速率予以冷却。在热处理之后，该陶瓷涂层具有减少的表面缺陷、降低的涂层孔隙度以及减少的裂缝量。该陶瓷涂层也具有降低的表面粗糙度，且另外具有对等离子体的较大抵抗性。此外，在热处理之后，该陶瓷涂层对陶瓷基板具有较强的界面性，该较强的界面性提供了对陶瓷基板的较大黏结强度。较强的界面性是因在陶瓷基板与陶瓷涂层之间形成过渡层所致。在一实施例中，加热炉对包含陶瓷基板与陶瓷涂层的陶瓷物品执行热处理工艺，其中该陶瓷涂层具有初始孔隙度与初始裂缝量。该加热炉以每分钟约0.1℃至每分钟约20℃的升降温速率来加热该陶瓷物品，直到该陶瓷物品达到指定温度或温度范围为止。该指定温度范围从约1000℃变化至约1800℃，且该指定温度是该指定温度范围内的温度。加热炉于该指定温度及/或该温度范围内的其他指定温度下对该陶瓷物品热处理达约24小时的历时。该加热炉接着以该升降温速率来冷却该陶瓷物品。在热处理之后，该陶瓷物品具有降低的表面孔隙度及减少的裂缝量。本专利技术的实施例经由过渡层的形成而增加陶瓷涂层以及涂布该陶瓷涂层的陶瓷基板之间的键结强度。本专利技术的实施例也减少了经处理的陶瓷物品上的陶瓷涂层的表面缺陷、降低孔隙度并减少裂缝量。实施例也降低了经处理的陶瓷涂层的表面粗糙度，并且使陶瓷涂层上的表面粒子减到最少。当使用于应用等离子体的半导体工艺(例如等离子体蚀刻与等离子体清洁工艺)时，这类经热处理的陶瓷涂层具有减少的高能量键结(断键)数，并产生明显较低的粒子污染量。此外，经热处理的陶瓷涂层的降低孔隙度与减少裂缝可减少渗入陶瓷涂层而与下方基板反应的处理气体量。另外，在陶瓷涂层与陶瓷基板间的过渡层(在本文中也称为界面性过渡层)的形成可抑制渗入涂层的工艺化学物与下方基板反应。这可使分层剥落的发生降至最低。过渡层可提高陶瓷涂层的黏结强度，且可使剥离降至最低。举例而言，用于蚀刻器机器的经陶瓷涂布的盖板与喷嘴可经热处理，以使在等离子体蚀刻工艺期间所产生的粒子污染及/或剥离降至最低。因此，利用本文所述的经热处理的陶瓷物品而制造的半导体会具有较低的缺陷计数，且可导致降低的废弃率。在本文中所使用的用语“热处理”是表示对陶瓷物品施加升高温度，例如通过加热炉。当于本文中使用用语“约”时，是用以表示所提出的标称数值在±10％内都是精确的。在本文中，有些实施例使用加热炉来进行热处理，然而，应了解也可使用其他的热处理技术来进行所述热处理。可使用的其他热处理技术的部分实例包括激光表面处理(也称为激光热处理)、电子束(e-beam)表面处理(也称为电子束热处理)、火焰表面处理(也称为火焰热处理)以及高温等离子体处理。同时注意本文所述的有些实施例是关于半导体制造的等离子体蚀刻器中所使用的经陶瓷涂布的盖板与经陶瓷涂布的喷嘴。然而，应理解到这类等离子体蚀刻器也可用以制造微机电系统(MEMS)的元件。此外，本文所述的经热处理的陶瓷物品可为暴露于等离子体的其他结构。举例而言，该陶瓷物品可为等离子体蚀刻器、等离子体清洁器、等离子体驱动系统等的经陶瓷涂布的环件、壁部、基部、气体分配板材、喷淋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：接收已在等离子体蚀刻工艺中使用的经热处理的陶瓷物品，所述陶瓷物品包括陶瓷基板和陶瓷涂层，其中所述陶瓷涂层具有因所述等离子体蚀刻工艺引起的初始表面缺陷密度；以约每分钟0.1℃至约每分钟20℃的升降温速率，将所述陶瓷物品加热至介于约1000℃与约1800℃之间的温度范围；以所述温度范围内的一或多个温度热处理所述陶瓷物品长达约24小时的历时，以减小因所述等离子体蚀刻工艺引起的所述表面缺陷密度；以及在所述热处理之后以所述升降温速率来冷却所述陶瓷物品，其中在完成所述热处理之后，所述经热处理的陶瓷物品具有在因所述等离子体蚀刻工艺引起的所述表面缺陷密度的水平之下的新表面缺陷密度水平。

【技术特征摘要】
2012.02.22 US 61/602,020;2012.04.03 US 61/619,854;1.一种方法，包括：接收已在等离子体蚀刻工艺中使用的经热处理的陶瓷物品，所述陶瓷物品包括陶瓷基板和陶瓷涂层，其中所述陶瓷涂层具有因所述等离子体蚀刻工艺引起的初始表面缺陷密度；以约每分钟0.1℃至约每分钟20℃的升降温速率，将所述陶瓷物品加热至介于约1000℃与约1800℃之间的温度范围；以所述温度范围内的一或多个温度热处理所述陶瓷物品长达约24小时的历时，以减小因所述等离子体蚀刻工艺引起的所述表面缺陷密度；以及在所述热处理之后以所述升降温速率来冷却所述陶瓷物品，其中在完成所述热处理之后，所述经热处理的陶瓷物品具有在因所述等离子体蚀刻工艺引起的所述表面缺陷密度的水平之下的新表面缺陷密度水平。2.如权利要求1所述的方法，其中所述陶瓷基板和所述陶瓷涂层各自实质上由Y2O3、Al2O3、Y4Al2O9、Y3Al5O12(YAG)、石英、SiC、Si3N4、AlN或SiC-Si3N4中的至少一者组成，且其中所述陶瓷基板具有与所述陶瓷涂层不同的组成。3.如权利要求1所述的方法，其中所述经热处理的陶瓷物品进一步包括：在所述陶瓷涂层与所述陶瓷基板之间的过渡层。4.如权利要求1所述的方法，其中所述陶瓷涂层由包括ZrO2、Al2O3、SiO2、B2O3、Er2O3、Nd2O3、Nb2O5、CeO2、Sm2O3或Yb2O3中的至少一者以及Y2O3的固体溶液组成。5.如权利要求1所述的方法，其中所述等离子体蚀刻工艺使聚合物形成于所述经热处理的陶瓷物品上，且其中在氧的存在下执行所述热处理通过使所述聚合物与所述氧反应以变成气态而干式清洁所述陶瓷物品。6.如权利要求1所述的方法，其中所述方法在真空、空气的存在、氩气的存在、或氮气的存在中的至少一者之下被执行。7.如权利要求1所述的方法，其中所述经热处理的陶瓷物品是用于等离子体蚀刻器的处理腔室组件。8.如权利要求1所述的方法，其中所述陶瓷基板由包括Y4Al2O9以及Y2O3-ZrO2的固体溶液的组成来组成。9.如权利要求8所述的方法，其中所述陶瓷基板包含Al2O3，且其中所述经热处理的陶瓷物品进一步包括：在所述陶瓷基板与所述陶瓷涂层之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·Y·孙，Rg·段，B·R·卡农戈，D·卢博米尔斯基，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US